Das Fraunhofer IEE arbeitet im Projekt „PVCharge – Multifunktionale Leistungselektronik für PV-Parkplätze“ an Verfahren, um Elektrofahrzeuge direkt mit Solarstrom zu laden. Gemeinsam mit der Siemens AG,der Infineon Technologies AG, der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und der Flavia IT Management GmbH sollen technische und wirtschaftliche Lösungen für PV-Parkplätze entwickelt werden. Dabei steht die Kombination aus Photovoltaikanlagen und Ladeinfrastruktur im Fokus, etwa auf Supermarkt- oder Firmenparkplätzen.

Weniger Wandlungsverluste beim direkten PV-Laden

Beim herkömmlichen Laden durchläuft der Solarstrom mehrere Umwandlungsstufen, bevor er im Fahrzeugakku ankommt. „Jede dieser Wandlungsstufen ist aber mit Verlusten behaftet, weswegen rund 10 Prozent der Solarenergie ungenutzt verloren geht“, sagt Dr. Sebastian Sprunck, Projektkoordinator am Fraunhofer IEE. Im Projekt PVCharge wird ein Verfahren entwickelt, das den Strom in nur zwei statt vier Schritten wandelt und so rund die Hälfte der Verluste vermeidet.

Zur Erprobung baut das Fraunhofer IEE eine Testumgebung auf, die das Verhalten verschiedener Elektrofahrzeuge simuliert. Eine institutseigene PV-Anlage dient dazu, das Konzept unter realen Bedingungen zu prüfen, auch in Hinblick auf Sicherheit und Netzintegration.

Sicherheit und Netzinteraktion

Die Siemens AG untersucht sicherheitsrelevante Aspekte und die Integration der Ladesäulen. „Die räumliche Ausdehnung eines solchen PV-Parkplatzes, die variable Anzahl an Elektrofahrzeugen und die verschiedenen Nutzungsszenarien erfordern innovative Ansätze für die Systemüberwachung und Interaktion der verschiedenen Wandlerstufen“, erläutert Sebastian Nielebock, Projektleiter bei Siemens.

Infineon entwickelt im Projekt einen Demonstrationswechselrichter auf Basis moderner Halbleitermodule. „Für diese Interaktion mit dem Netz braucht es robuste, dynamische und langlebige Leistungselektronik“, erläutert Dr. Peter Friedrichs, Fellow SiC Innovation bei Infineon.

IT-Plattform und MPP-Tracker als Schlüsselkomponenten

An der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg arbeitet ein Forschungsteam an der Anpassung des MPP-Trackers, der die optimale Leistung der PV-Anlage steuert. „In einem solchen System muss der MPP-Tracker mit schnellen und starken Änderungen der DC-Spannungen umgehen können, wenn sich die Leistungsbilanz des Systems zum Beispiel durch Vorgaben des Netzbetreibers, einen bewölkten Himmel oder das Anschließen und Abfahren von Fahrzeugen kurzfristig ändert“, erläutert Prof. Dr. Marco Jung.

Die Flavia IT Management GmbH steuert mit der Plattform „Gridware“ die IT-Basis für Kommunikation und Abrechnung. Sie verknüpft Nutzerwünsche, Netzvorgaben und Ladeoptionen in Echtzeit.

Das Projekt PVCharge läuft von April 2025 bis März 2028. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 3,5 Millionen Euro gefördert.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH